CN210119968U - 改善弦乐器上的弦功能的元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改善弦乐器上的弦功能的元件。该弦乐器包括至少一根弦，并带有对所述弦乐器的部件的改进构造，以至少补偿因演奏乐器时所述弦的振动而导致的弦的伸长，所述弦乐器包括至少一块指板(5)，该指板包括指板表面(22)，并且所述指板表面(22)包括材料涂层或材料混合物，以在演奏所述乐器时在所述指板表面上实现良好的弦固定作用。

Description

改善弦乐器上的弦功能的元件

相应申请

本申请要求于2015年11月13日以Andreas Hellinge的名义提交的在先瑞士国家申请01657/15的优先权，该在先申请的内容通过完整引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及一种弦乐器(例如小提琴、吉他等)以及对其部件的改进。

更确切地说，本实用新型涉及一种维持弦乐器上的振动弦部分的功能的解决方案。这是通过一方面优化用作弦的悬挂/锚固点的乐器部件并且另一方面在悬挂点和锚固点之间采用特定的弦结构来实现的。

附图说明

在以下说明中，将参考附图中所示的部件和元件，在附图中：

图1(a)示出了作为一个示例的小提琴的前视图；

图1(b)示出了作为一个示例的小提琴的侧视图；

图1(c)示出了小提琴的琴桥部位处的剖视图；

图2(a)和2(b)示出了作为一个示例的弦乐器的弦扭；

图3示出了乐器的指板；

图4示出了弦乐器中的弦的振动伸长；

图5示出了本实用新型在吉他上的一种实施方式。

背景技术

弦乐器的振动弦6产生乐器的声音。

这些弦6附接至用作其上锚固点3和下锚固点11的特定乐器部件。在安装后，弦会在悬挂点4/8上张紧，例如，在小提琴的例子中，该悬挂点4/8 由上鞍座4和琴桥8形成。

弦6可通过琴弓(例如在小提琴类乐器上)、弹拨(例如在吉他、竖琴和大键琴上)、特定乐器部件的敲击(钢琴)、或由音乐家手持的特定锤子(铙钹)的作用发生振动。

通常，弦6在两个悬挂点4/8之间振动。

这些点或者是乐器的一部分(例如琴桥8、上鞍座4)，或者其中之一是当音乐家的手指在与琴桥悬挂点8相对的指板5上止住弦6时(例如在演奏小提琴时)产生的。

当弦6的末端锚固在位于这些悬挂点4/8之外的特定乐器部件处时，上锚固点3成为一种允许张紧和调谐弦的机构。

弦6振动的一个重要现象是，非振动弦6在悬挂点4/8之间呈现一条直线，而振动弦25呈现一种偏离其最初直线的曲线25。由于悬挂点4/8之间的距离变化非常小，因此弦6本身的弹性在很大程度上决定所产生的伸长量 25。这些微小的变化(距离4/8)取决于乐器的总体柔性。

这在图4中以简化的方式示出，图4示出了处于静止状态(“直线”)和振动状态(附图标记25)的弦；悬挂点4/8显示在固定位置。

弦6的物理特性(占较大比率)以及所涉及的乐器部件的物理特性(占较小比率)限定了与“产生振动的能量输入”相关的振动幅度25。

现有技术

作为一个非限制性示例，在小提琴类乐器的情况中，乐器的结构对上述现象的补偿程度很小(参见图1(a)和1(b))：

-)弦悬挂点是上螺母4和琴桥8。

-)上螺母4的位置通常均等地保持四根弦6；琴桥8为这四根弦6中的每一根提供更加独特和灵活的位置。

上鞍座位置4处的弦6的说明：

上鞍座4固定在乐器的颈部26上。

该颈部26本身固定至乐器的共鸣体；这种结构产生一定程度但程度较低的柔性。

琴桥8处的弦6位置的说明(图1(c))：

琴桥8以其两个脚(高音脚19和低音脚18)定位在共鸣台7上。

弦6以选定的角度在琴桥8上延伸(见图1(b))。

考虑到上下运动的幅度，产生最高频率的弦6在琴桥位置8处以柔性较低的方式保持。连接共鸣台7和乐器背部17的音柱9位于非常靠近琴桥8 的高音脚19的位置。

与产生乐器的较低频率的后续相邻弦6相比，所述的弦6仅以很小的振幅25振动。

由琴桥8保持的这三根其它弦6每根调低五分之一。它们的振动幅度25 沿着接近桥8的低音侧的方向逐渐增加。其低音脚18基于共鸣台7的一部分，该部分仅由低音梁10加强。这种浮动构造允许琴桥8的低音脚18的上下运动有更大的振幅。

琴桥8的形状本身就是为了前后运动的柔性设想的。在传统上，这允许振动弦6的较低程度的弦长补偿25。但是，这些往复运动是前一个弦锚固点 11的特性所赋予的，并且在较小的程度上是由弦锚固点3的特性所赋予的。

不要忘了，当小提琴类乐器在16世纪被构想出时，他们的四根琴弦6 通常是由动物的肠制成的；较低的琴弦有时缠有金属线。这意味着，它们在一组琴弦6中的基本柔性是彼此相当的，并且柔性的变化主要是由它们的尺寸和肠材料本身的质量差异导致的。

今天，用于现代琴弦6的材料有很大不同：它们可由硬金属材料(例如钢)制成，也可基于较柔的合成肠芯或传统肠芯。它们大多数至少覆有一层金属层。由四根弦6组成的一套弦中的各根弦6的弹性和张力的分布可能在一定程度上影响乐器的不同部件和结构内的张力和柔性。但基本上说，目前没有做出合理的努力来校准乐器的各个附件(弦扭1、上鞍座4、指板5、系弦板12、尾弦13、下鞍座15、下弦扭16)的特性，以便有效地补偿因振动 25而引起的弦的伸长。必须考虑所用琴弦的性质以及乐器本身的柔性。一般来说，乐器主体和/或所用的弦越硬，弦6的锚固点3/11就必须越柔。

因此，本实用新型的目的是提出一种改进已知方法以及乐器或乐器部件的手段。

现在详细说明可针对这种补偿目的进行优化的乐器部件。

首先，弦6本身可沿其长度呈现不同程度的弹性：它在其振动部分(4/8 之间)可具有一定程度的弹性，而在其非振动部分(4/3和8/11)可具有另外程度的弹性。这些部分位于弦的上下锚固点(系弦板11/弦扭3)和悬挂点(琴桥 8、上鞍座4)之间。利用这个原理，可针对乐器的演奏者和乐器的特点对弦进行定制。

小提琴类乐器的琴桥8的形状使得其对于弦6的悬挂侧的前后运动具有良好的柔性，同时能很好地利用位于弦悬挂点8(琴桥)之外的部分的弹性。

柔性较好的上鞍座4会在另一个弦悬挂点4(上鞍座)处实现相同的特性。

系弦板12和/或下弦扭16和/或下鞍座13和/或尾弦15的刚度/柔性/弹性可在乐器的这一侧限定弦的下锚固点11的物理特性。乐器的另一侧的弦扭轴20也可呈现类似的独特物理特性。

然后，指板的表面22确实起着重要作用。其表面22的特性限定了当弦 6被演奏者的手指按在其上时的接触质量。如果该表面22很硬，那么从微机械学的角度来说，弦6不会被适当地止住。

从历史上说，在16至18世纪时，指板5是由中密度木材制成的，并且仅用薄硬木板；之后(大约在1800年)，它们是从热带硬木块(大多是黑檀木) 加工成形的。

如前文所述，从16世纪到20世纪初，大多数小提琴类乐器都采用不带金属层的肠弦6；与现代的缠有金属的弦6相比，这些肠弦在压到硬指板表面22上时的接触更好。对用于制造弦6的原肠进行特定处理也很常见。有时在这种原肠上覆上磨粉，以便在音乐家演奏时增强弦6对指板5的抓握力 (参见Gustav Pirazzi，Kaiserliches Patentamt Nr 69165，9.8.1892)。

与这些旧代的弦6相比，现代的弦6不仅缠绕有金属或基于金属，而且还综合了不同的张力、变化的柔性和抗扭性。这些特征都要求对于在音乐家演奏时指板表面22上的接触特性做出具体的解决方案。

今天，音乐家的手和指尖的特性确实起着决定性的作用。如果手指强壮且多肉，所产生的声音会被观众认为是动听的。纤瘦的手指会使声音听起来较“干”。

当儿童演奏弦乐器时，这种情况变得更糟：乐器位于低音音域中的部分越多，儿童的手指在硬指板表面22上操纵其粗弦6就会越不舒服。

指板表面22还影响弦6的振动阻尼。当弦6从一个振动频率切换到另一个振动频率时，需要衰减第一个频率，以便开始后一个频率。集成的阻尼系统或因所用材料的选择而产生的阻尼对于弦6的构设可能变得至关重要。

因指板表面22而引起的阻尼增加可能在弦6的阻尼中起作用。

由此能够更好地构设弦6以完成其“振弦”任务；也可以采用新材料来制造弦。

此外，特别是当音乐家的手指在指板5上的较高位置处(靠近琴桥)止住音符时，指板的硬表面22不能很好地允许振动弦6利用其非振动部分(手指与上悬挂点4之间以及在某种程度上与弦锚固点3之间的部分)的弹性。

而指板表面22上的良好限定的但略微浮动的弦6固定点则允许利用该弹性。

发明内容

因此，在一种实施方式中，本实用新型涉及一种弦乐器，例如小提琴或吉他，该弦乐器包括至少一根弦，并带有对所述乐器的部件的改进，以至少补偿因演奏所述乐器时所述弦的振动而导致的弦的伸长，其中，所述乐器包括至少一块指板，该指板包括表面，并且所述指板表面包括材料涂层或材料混合物，以在演奏所述乐器时在所述表面上实现良好的弦固定作用。

在一种实施方式中，所述涂层材料包括抓握材料或防滑材料或阻尼材料。

在一种实施方式中，所述材料混合物在不同的三维水平存在，并且是对称的或不对称的。

在一种实施方式中，所述材料存在于固定在一起的不同层中。

在一种实施方式中，所述指板包括增强纤维。

在一种实施方式中，所述指板表面固定在指板上或指板底座上。

在一种实施方式中，所述指板表面包括可检测的硬件和/或软件参考信息。

在一种实施方式中，所述软件参考信息包括传感器和/或灯。

在一种实施方式中，所述可检测的硬件参考信息包括指板表面中的弹性或密度变化。

在一种实施方式中，所述乐器包括系弦板，并且所述系弦板由具有可变伸长阻力的纵向层的组件制成。

在一种实施方式中，所述系弦板由形成纵向层的不同薄板层制成。在一种实施方式中，所述系弦板包括如本文所述的不同材料的嵌入件。

在一种实施方式中，所述系弦板包括具有不同物理特性的弦锚固点。例如，不同的物理特性是独特的，并且至少一个锚固点具有与其相邻锚固点不同的特性。系弦板可包括不同材料的嵌入件。系弦板还可包括作为锚固点的微调系统。它们可附接至系弦板或集成在系弦板中。

上述构造-结构优选允许限定每个锚固点的“类似于弹簧的”前后运动的扭矩和阻尼。

在一种实施方式中，所述乐器包括上鞍座，并且所述上鞍座由复合结构制成，所述复合结构由组装的多层块和/或涂层形成。

在一种实施方式中，所述乐器还包括用于每根弦的弦扭，并且所述弦扭包括由复合结构制成的轴，所述复合结构至少在弦围绕弦扭轴转动的部分中包括部分地覆有弹性材料的抗扭芯材。弦扭轴与弦扭箱的接触/摩擦区域还可包括用于实现阻尼和/或类似于弹簧的效果的弹性材料。具有弦扭箱2的该摩擦区域也可采用结合有低摩擦颗粒(例如石墨)的材料。

在一种实施方式中，一根或多根弦在其振动部分和所述振动部分之外的部分中呈现不同的物理特性。

在一种实施方式中，在弦的振动区域之外的一个或两个弦部件上设有类似于弹簧的系统。

在一种实施方式中，设有类似于弹簧的系统，该系统的材料/结构允许该系统具有所需程度的阻尼。

具体实施方式

第一方面：指板5

在本实用新型的第一方面和实施方式中，本实用新型的目的在于改进指板5及其表面22。

理想情况下，指板的表面22呈现一种材料组合或混合效果，允许弦6 在演奏者的手指下良好固定。如果某种材料与历史上使用的热带硬木相比能够使弦6在指板5上的接触更佳，那么可单独使用该材料。

在构思现代指板表面22时，在指板5上实现整齐但同时浮动的弦6固定点可以作为另一个目标。在这种情况下，表面22在所有三个维度中的柔性程度会根据所用的材料、材料的结构和取向以及所用元件的校准而变化。

指板5的特性可根据使用情况而变化：

是否以儿童或初学者的舒适性和易操控性为目的，或

是否寻求声音表现、丰富的色彩、富有表现力的色调、音准的纯度等。

在此要说明的是，实际的弦6是针对硬木指板表面22或硬音柱设想的；因此，改良的指板表面22和/或音柱允许在该领域中实现新的方案和改进。“音柱”一词表示指板5中的小金属嵌件(通常在吉他类乐器上)，其与弦成大约90°角度。音柱通常在指板的表面22上凸起较高，并用于由音乐家的手指在它们上面(或在它们之后)止住弦。

在历史上，还曾经使用附接在颈部26和指板周围的肠弦形成音柱。

第二方面：系弦板12

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及系弦板12。系弦板12可由不同的材料制成。

对于附接的每根弦6，它应允许独特程度的弹性/刚度。

这可通过材料的选择、构造等、以及它们的组合来实现。

应特别注意附接的弦6的各自锚固位置11(包括尾弦锚固点14)。

弦6的锚固点11和14可维持与下述的在其振动部分4/8(上鞍座4/琴桥 8)以及区域4/3和8/11之外的部分中呈现不同物理特性的新弦的概念相同的功能。

然后，系弦板12可通过其区域11/14在区域8/11中维持弦6的动作。

系弦板的锚固点11/14之间的像校准弹簧一样工作的区域有助于补偿由于音乐家的演奏而导致的受时间限制的弦张力增加。在一种可能方式中，区域11/14中的类似于弹簧的系统从弦6的某个“过度张紧”点开始变为活跃状态。然后，这个类似于弹簧的系统会扩大区域11/14，琴桥8会向前弯曲，并且区域4/8中的弦的“过度张紧”会通过减小该区域4/8来获得补偿。这个类似于弹簧的系统可集成材料和/或呈现能够控制所述系统的阻尼的结构。

需要说明的是，在此，实际的弦6是针对传统的系弦板12设想的；改进的系弦板12允许该领域中的新方案。

第三方面：上下鞍座4/13

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及上鞍座4和下鞍座3。

上鞍座4和下鞍座13可由各种材料制成。可以采用极硬的材料以及呈现一定程度的弹性(通常是在肖氏硬度A和D之间测得的)的其它材料。较柔的上鞍座4在其前后运动方面的表现更类似于琴桥8。下鞍座13的物理特性会间接影响弦6的锚固点11的物理特性。优选对两个鞍座的柔性仔细校准。

需要说明的是，在此，实际的弦6是针对传统的上鞍座4和下鞍座3设想的；改进的鞍座4/3允许该领域中的新方案。

第四方面：下弦扭16

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及下弦扭16。下弦扭16可由各种材料制成。可以采用极硬的材料以及呈现一定程度的弹性(通常是在肖氏硬度A和D之间测得的)的其它材料。下弦扭16的物理特性会间接影响弦6的锚固点11的物理特性。应仔细校准下弦扭16的柔性。

需要说明的是，在此，实际的弦6是针对传统的下弦扭16设想的。

第五方面：弦扭1

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及弦扭1和其轴20。

弦扭轴20可以采用呈现一定程度的弹性(通常是在肖氏硬度A和D之间测得的)的不同材料制成。其各自的最佳柔度可根据每根弦6的具体特性而变化。如果结构包括表面涂层，那么该柔度还可能取决于表面涂层的特性。

需要说明的是，在此，实际的弦6是针对传统的弦扭轴20设想的。

第六方面：改进的弦6的阻尼

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及由于指板22/音柱的表面阻尼而实现的弦6的改良。

今天的弦6基于肠材料、合成材料或金属材料的芯线。它们大多缠有各种金属或合金，并且可由若干层组成，其中可包括其它材料层，其中一些层是为了专门控制振动的阻尼。扭转和纵向弯曲的控制是弦乐器6的结构的另一个重要项目。它们始终是针对在硬木表面22或硬音柱上演奏而设想的。阻尼允许弦6更容易地从一个振动频率切换到另一个振动频率；用音乐家的行话来说，这称为弦乐器6的“响应”。指板表面22/音柱由于其材料成分可承担一定程度的阻尼作用，而在传统上，这种阻尼作用是结合在琴弦6中的。

第七方面：弦6的纵向分布中的可变弹性

在本实用新型的另一个方面中，所述改进涉及在其纵向分布上具有可变弹性的弦6。

传统上，弦6从一端到另一端以规则的方式构造；在许多情况下，对两个末端进行额外的包裹：在一侧是为了当在弦扭1/调谐系统中锚固3时实现更大的抓握力/阻力，在另一侧是为了当在系弦板12(例如在小提琴类乐器上) 或琴桥8(例如在许多吉他乐器上)中锚固11时实现更大的阻力。通常将球形元件附接至弦6，使其固定至乐器的这一侧的锚固点11。

在小提琴类乐器的情况下，弦6与上鞍座4处的指板表面22的距离较窄。从该上鞍座4开始，弦6越接近琴桥8，它们到指板表面22的距离就变得越大。结果是，当弦6被音乐家在“较高位置”(较靠近琴桥)下压到指板表面22上时，弦6会获得补充张力。在音乐家使弦6振动时也是如此。弦6 的振动幅度越大，张力的增大就越重要。

弦6的物理特性(如扭转和弯曲)会根据其张力而改变。一个直接的结果是，声音和操控质量也会发生变化。这些变化常常是负面的，声音会变得“闭塞”，并且演奏可能变得困难。

新设想的弦6可在其振动部分4/8以及超出该区域4/3和8/11的部分中呈现不同的物理特性。弦6的11/8之间的像校准弹簧一样工作的区域有助于补偿由于音乐家的演奏而导致的受时间限制的增大的弦张力。在一种可能方式中，区域8/11中的类似于弹簧的系统从弦6的某个“过度张紧”点变为活跃状态。然后，这个类似于弹簧的系统会扩大区域8/11，琴桥8会向前弯曲，并且区域4/8中的弦的“过度张紧”会通过减小该区域4/8来获得补偿。这个类似于弹簧的系统可集成材料和/或呈现能够控制所述系统的阻尼的结构。此外，区域8/11中的弦6的特定结构可能影响其在抗扭性方面的特性。

如果使用柔性上鞍座4，那么弦6的区域4/3也是如此。

通过对弦6的振动部分4/8中使用的材料进行与4/3和8/11之外的非振动部分不同的校准、在弦6的非振动部分中混合其它材料、在弦的非振动部分中增加其它材料或元件、以及采用不同的结构来构造弦6的非振动部分，可实现对“过度张紧”和其它现象的受控补偿。

在此的目标是使弦6的振动部分4/8和非振动部分4/3和8/11具有不同的物理特性。除了中提琴外，在提琴类乐器中，弦的各部分11/8/4/3的尺寸非常标准。这使得新一代弦的批量生产成为可能。对于中提琴，可能需要两种或三种不同的标准尺寸来实现批量生产。这是弦生产中的一个共同特征。此外，出于尺寸变化和弦6的调谐的实际原因，4/8部分中的弦的物理特性可扩展到弦6的该部分之外的其它部分。

指板5的实现示例

指板5及其表面22可由各种材料制成，并且可采用各种组合构造。例如，材料可包括纤维素基材料，例如木、纸、布、织物、纤维和其它多孔材料、皮革(皮类衍生材料)、肠、石蜡、蜡、酪蛋白、不同来源的聚合油和树脂、弹性体、橡胶。

功能方面限定了指板的5种特性。其中最重要的是：

1)演奏期间弦6的接触

2)弦6的振动阻尼

3)弦6在音乐家的手指和指板的表面22之间在360°范围内的浮动

4)表面22的磨损

5)弦6的磨损

6)指板的刚度

7)触感

8)视觉方面，例如颜色或表面光亮度。

9)表面还可结合物理参考信息-结构，它们可以是硬件和软件性质的。

指板表面22可通过仅使用一种适合的涂层材料或不同材料的混合物来获得。在后一种情况下，同一个表面22中的不同元件的像素化布置能实现在同一个指板5和/或指板表面22中集成不同物理特性的可能性。

可以针对每个特定目标独立地使用下列方案，也可以在这些方案之间自由组合使用。然后，对表面22的不同元件进行校准是实现更精致结果的一个重要步骤。指板表面22的特定元件也可位于与其它元件不同的三维水平。

指板5和/或其表面22在材料分布和其校准方面可以是不对称的。用于指板的结构的材料可以是天然、有机、人造、合成、矿物和金属材料。例如，材料包括纤维素基材料，例如木、竹、纸、布料、织物、纤维和其它多孔材料、皮革(皮类衍生材料)、肠、石蜡、蜡、酪蛋白、不同来源的聚合油和树脂、弹性体、橡胶。可结合金属或纤维嵌入件以增强指板。还可以使用任何材料对指板中的重量分布进行校准。出于传统原因和与由木材制成的乐器的相容性，基于植物和动物来源的材料可能是优选的。表面层22可以固定在传统的指板5上，即使它们已经安装在乐器上。

结合或未结合有增强结构23的表面层22还可固定在构成指板底座24 的其它结构上；这些结构可由不同的材料制成，包括所有类型的木材。

接收表面涂层22的指板底座24可以是颈部26的一部分。

利用在音乐家按下弦6时能为弦6提供一定的“抓握力”的指板表面 22，能够增强演奏期间弦6与指板的接触。在所述表面22中结合了“防滑”特性的材料能完成该任务。这种材料应实现对于弦6的表面有特定的机械附着力。经过良好校准的材料组合也可能是一种解决方案。这种材料的例子包括基于聚氨酯、硅和橡胶或不同合成来源的弹性体、以及皮革，肠和许多其它天然来源的弹性体。研磨性材料也能完成此任务，但可能缩短弦的寿命。

弦6的振动阻尼可通过指板表面22获得，指板表面22提供能够衰减弦 6振动的元件。在所述表面22中存在适合的弹性体能完成该任务。根据弦“冲入”指板表面22的特征，可增加弦6的阻尼。从在自然界中发现的较软材料到高效聚氨酯树脂和其它材料的组合很有可能克服这一挑战。所用材料的重量/柔性及其在指板5中的分布也会起重要作用。

弦6在音乐家的手指和指板表面22之间在360°之内的浮动可通过采用在平行于弦6的运动的多个方向上呈现柔性的材料来实现。一个非常简单的方案是使用端纹木材来构造指板表面。然后，所用木材的性质和密度会限定所需柔性的程度。为了增强这种柔性的耐久性，可考虑使用其它材料浸渍。由于弦6由琴桥8上的浮动/振动位置保持，因此这种构造会造成弦6的长度变化，即使在只产生一个相同的音符时。若在指板表面22上处于音乐家手指之下的弦6的相对位置也允许弦6浮动，则可以减小弦的长度变化。结果会产生更纯净的声音和更饱满的音色。典型的木材和材料包括从高密度木材到低密度木材的多种木材。当与弹性体浸渍结合时，后者在指板表面22中的百分比将随着所用木材的密度的降低而增加。浸渍材料例如可以是各种弹性体。

可通过选择所用的材料来控制表面22的磨损。当采用多孔材料(例如木材)来构造指板5时，通过压缩和/或浸渍/与其它材料组合来增加密度有助于完成此任务。通过聚合(例如树脂或油)、聚合物接枝、用热敏材料(例如蜡、石蜡、热塑性塑料、热固性材料)进行饱和实现的液体硬化，可以使用覆层。也可使用不同的材料。在一种优选实施方式中，采用通过适当的树脂或胶组装在一起的普通硬木薄层，能够产生耐磨的木制指板5/表面22。如果进一步对薄木层染色，根据需要进行浸渍，然后牢固地粘合在一起，那么就能产生完美的黑檀木替代材料。基于酪蛋白的胶会使这种黑檀木替代材料具有非常“天然”的组成。也可使用不同的材料混合物。由于指板在传统上是经过较长时间的演奏/磨合后成形的，因此表面特性和颜色应在指板5或其表面 22的足够厚度内存在。

弦6在传统的热带硬木指板上的磨损也是一个问题。尤其是，黑檀木结合有磨蚀性的草酸晶体。可针对指板5/表面22的抗磨蚀性和弦6的磨损保护特性来选择用于构造指板5/表面22的材料。例如，可使用非热带硬木。

可通过将增强纤维23整合到指板5/表面22结构中来控制指板的刚度。图3中示出了一种优选实施方式，其中示出了指板表面22和指板底座24之间的基于纤维的增强结构23。该增强结构通过单向或多向纤维获得，所述单向或多向纤维通过适当的聚合、干燥或热反应性树脂或胶(仅举出最常见的纤维)来加强。纤维的例子有：碳-玻璃-玄武岩纤维、以及亚麻-竹-剑麻纤维。指板表面22的触感由其触觉特性限定。孔隙率和光滑度的组合是其主要成分。

指板表面22的视觉方面主要由其颜色和光亮度/视觉密度限定。由于指板在传统上是经过较长时间的演奏/磨合后成形的，因此表面特性和颜色应在指板5或其表面22的足够厚度内存在。

表面还可结合有物理参考信息-结构，它们可以是硬件和软件性质的。例如，可集成通过乐器数据库提供对从防盗保护到指板参考数据的各种注册信息的支持的软件。灯和/或光纤之类的可见演奏参考信息也可以是指板表面 22的一部分。还可安装用于测量关于演奏者的乐器指令的参数(以及其它参数)的电子传感器。它们可捕获演奏期间乐器的位置、产生的声音的数量和质量等项目，以及许多其它参考信息等。传统类型的音柱27可由到目前为止所用的较软材料制成。这是出于弦6的功能、演奏舒适性、声音、以及弦 6的保护等原因。可以考虑非传统的音柱，这种音柱包括通过指板表面22中的密度/弹性变化而纳入的音符基准，没有或几乎没有可见的凸起。音柱27 也可以是仅通过视觉识别的。可使指板上的音符位置可见，例如通过激活结合的光信号。这种可能性也可“实时”获得，给音乐家提供了无需阅读乐谱就能了解音乐作品的另一种途径或者与其它音乐家一起演奏的新途径。可在这种新的可能性的基础上产生以电子方式操控的群体即兴创作会。由于许多优秀的指挥家的指挥确实在一定程度上超前于声音的产生，因此在相同的“实现时间”模型之后，指板上的可见信号能被看到。此外，可为乐器制作和演奏的研发获取和使用各种数据。

关于系弦板12的改进的实现示例

系弦板12由不同的材料制成；传统上它们是由木材制成的。

近来已经使用金属和复合结构、以及具有一定弹性程度的塑料。

当每根弦6被保持在具有特定物理特性的锚固点11时，由振动25引起的弦6的长度伸长可被有效地补偿到选定的程度。弦长伸长25的补偿主要是通过弦6的锚固点11的前后运动实现的。补偿运动的强度和频率以及它们相对于邻近弦的锚固点11的独立程度是系弦板12的结构的重要方面。

锚固点11和14的结构/取向决定由弦6和尾弦15施加在系弦板12的结构内的力的分布。

为了使用传统系弦板12的常见形状，一种简单的可能方式是采用薄板层，这些薄板层在组装在一起时可具有特定的柔性；可采用从硬到非常软的整个范围。

在一种优选实施方式中，可考虑在系弦板12的形状内产生由纵向层组成的组件。这些层相对于弦的锚固点11可呈现可变的伸长阻力，并且其取向相对于系弦板12的表面(该表面大致以与指板表面22相当的方式弯曲)大致成直角。这些层可通过具有选定程度的柔性/硬度的树脂/胶来组装，或者由具有不同特性的层间歇地组装而成。作为层的不同结构也是可能的；目标是产生至少一个与相邻弦6的锚固点11相比不同的弦6锚固点11。所用的材料、材料的尺寸、物理性质和材料取向也可以是不对称的。系弦板的形状和比例也可与传统形式的不同。

一侧的弦锚固点11和系弦板12另一侧的尾弦锚固点14的设计和集成也可以是特定的。它们在系弦板12内的形状/校准和集成以及用于构造它们的辅助材料可限定/或帮助限定这些锚固点11和14的物理特性。

举例来说，由“L”形状的钢材制成的弦锚固点11会根据其尺寸和弦6 的附接位置而呈现一定程度的弹性。可设想其它形状和不同材料的使用。

如果弦11和尾弦锚固点14在系弦板12中呈现孔，那么这些孔可能削弱相关区域中的系弦板12。

在这种情况下，可以使用补偿结构和增强件来校准弦锚固点11和尾弦锚固点14的物理特性。

目的是产生至少一个弦锚固点11的独特物理特性。

两个尾弦锚固点14也可彼此区分开来。

应协调在因振动25而引起的弦长伸长的补偿中涉及的所有元件，包括下弦扭16、下鞍座13、尾弦15、系弦板12、以及11/8部分中的弦6。

就小提琴类乐器上的传统布置来说，系弦板12的一个令人信服的功能是：

从用于产生最高频率的弦6的坚固锚固点11开始，锚固点11变得越来越柔，以参与对每个后续下弦6的增大振动幅度25的补偿。

对于琴桥8的前后运动来说，这种能力能使琴桥8所支撑的部件(共鸣台7/音柱9、低音梁10)关于琴桥8的上下运动实现：从较高弦到较低弦6 逐渐补偿因振动25而引起的弦长伸长。

当然，根据所用的弦6的性质、特定乐器和其它参数，锚固点11的补偿运动可能遵循不同的规则。

层/模块可以由天然、有机、人造、合成、矿物和金属原料制成。出于传统原因和与由木材制成的乐器的相容性，基于植物和动物来源的材料可能是优选的。我们已成功测试了使用薄木板、纤维、金属、弹性体、胶、树脂来制造系弦板12。它们在系弦板内的三维分布包括所有变化的可能性。也可采用能通过其在系弦板12的任何形状内的取向自然地使锚固点11和/或14具有不同的物理特性的材料。

在系弦板12上可附接或在其中可集成用于调节弦的精确节距的微调系统。它们可通过其形状、在系弦板中的集成以及用于构造它们的材料来限定或帮助限定锚固点11的物理特性。在许多情况下，它们将成为弦的直接锚固点11。

弦11和尾弦14的锚固点可结合有允许特定附件(例如螺钉)的特征。

上鞍座和下鞍座的改进的实现示例

上鞍座4和下鞍座13可由各种材料制成；本实用新型的关键在于允许弦6在上鞍座4处在一个或多个方向上具有一定程度的浮动，并允许尾弦14 在下鞍座13处在一个或多个方向上具有一定程度的浮动。

当弦6以一定程度的三维浮动性悬挂在悬挂点(琴桥8)处时，模拟弦悬挂点(上鞍座4)应该允许类似的特性。

上鞍座4可针对每根弦6呈现独特的物理特性。

上鞍座4具有表面涂层，为预先插入的弦提供凹槽；该表面涂层可以是复合结构。

下鞍座13可针对在其上绕过的尾弦15的两个部分呈现独特的特性。

下鞍座13还可以是极其耐磨的，以增强用于较高弦线6的坚固锚固点 11，如上面的示例中所述。

用于上鞍座和下鞍座的材料例如可以是各种弹性体、通过弹性体组装/浸渍的木层、通过硬树脂或胶组装/浸渍的木层。

在一种优选实施方式中，可使用由通过胶或树脂组装的薄木板组成的多层块来构造鞍座4/13。该组件可采用从硬到柔范围内的胶/树脂制造。

它们还可具有表面涂层。

上鞍座4可以是指板5或其表面22的一部分。

下鞍座13可以是系弦板12的一部分。

上弦扭16的改进的实现示例

下弦扭16可由不同材料制成，并可采用不同形式。

材料、校准和结构确实影响下弦扭16的柔性。

本实用新型的关键在于补偿因振动而引起的弦的伸长。

下弦扭16在此问题上能发挥重要作用。

下弦扭16还可以是极其耐磨的，以增强用于较高弦线6的坚固锚固点 11，如上面的示例中所述(系弦板12)。

它可由与上鞍座和下鞍座相同的优选材料制成，例如弹性体/木材/硬树脂或胶。

弦扭1的改进的实现示例

弦扭1和其轴20可由不同的材料(例如木材、金属、硬塑料)与弹性体结合制成。

本实用新型的关键在于补偿因振动25而引起的弦的伸长。弦扭1在此问题上能发挥重要作用。每个弦扭1及其轴20可呈现与附接到其上的弦6 相关的特定物理特性。弦扭箱2区域内的弦6的柔性可通过特定的弦扭轴20 结构来增强。

例如：在小提琴上，弦锚固点(弦扭3)至悬挂点(上鞍座4)的距离在G和 E弦6上比在D和A弦6上短得多。根据它们在3/4部分中的长度，弦6在该设计部分中确实呈现出不同程度的柔性。平衡3/4部分中这种不等的弦长分布的一种可能方式是为G和E弦采用复合结构的轴20。

在一种优选实施方式中，轴20可具有高强度但较薄的芯材，该芯材在弦扭箱2的侧壁21之间的部分中覆有弹性材料。这样，在该区域中围绕弦扭轴20旋转的弦6会在锚固点3和悬挂点4之间的部分中呈现增强的柔性。材料的选择及其尺寸会限定因振动25而引起的弦伸长的补偿程度。

其它标准可能导致弦扭轴20的弹性嵌入件的不同形状。

弦扭轴20甚至整个弦扭1可由在弦扭1的不同策略区域中具有特定特性的新材料制成。

这些特性是：

在弦的锚固点3和悬挂点4之间维持对因振动25而引起的弦伸长的补偿的特性，

在与弦扭箱2摩擦的摩擦区21中，通过在弦扭轴材料中加入低摩擦元件(例如石墨皂、聚四氟乙烯等)而在因弦扭1的传统形状引起的脆弱区域中获得特定耐磨性的特性。

可以为同一个乐器使用一组类似的弦扭1。

可以为同一个乐器使用呈现不同物理特性的一组弦扭1。

对于上述目的，可以使用类似的技术方案来改进其它类型的弦锚固点3/ 调谐系统。

改变弦6的阻尼的实现示例

本实用新型的目的之一是简化一些乐器组件的“多功能性”。

如果弦6(被音乐家的手指)在柔软/弹性表面22上止住，特别是当该表面 22允许弦6具有一定程度的“表面穿透能力”时，会产生弦6振动的阻尼。

如上所述的指板表面22可在各种配置中对弦6的阻尼发挥作用。在此方面，使用特定树脂(例如弹性体)会非常有效。

可开发新一代弦6。

传统的芯材(例如肠)和不同的合成芯材本身由于其微观机械特性已具有一定程度的阻尼特性。

可使用具有比实际使用的芯材小的阻尼潜力的芯料来制造弦6。

在弦6的制造中可用作层的所有材料也是如此。

弦6的纵向特性改进的实现示例

弦6可在其振动部分(4/8之间)和该区域之外的部分(4/3和8/11)中呈现不同的物理性质，因而在其纵向分布中产生不同的物理特性。

这可通过以下方式实现：

1)通过对所用的材料进行不同的校准。

一种可能方式是将用作缠绕层的一种或多种材料限制在弦6的振动区域 (4/8)中。

另一种配置可能涉及对弦的振动区域(4/8)之外的芯材进行校准。

2)通过这些材料的不同结构。

一种可能方式是由纤维/细丝/金属丝制成的芯材在弦6的振动区域(4/8) 之外可呈现缠绕、旋转、扭转、编织或其它构造。这样，这些芯材结构在区域4/8中的组装方式应与在至少一个之外区域(11/8和/或4/3)中的不同。

另一种配置可能涉及在弦的振动区域(4/8)之外在这些细丝之间加入弹性材料。

另一种配置可能是在弦的振动区(4/8)之外将单体芯材分成多体芯材，并将上述可能方式应用于该多体芯材。

3)通过与其它材料/元件混合。

一种可能方式是在弦6的末端附接新的(弦6)元件；这种新元件应呈现出与弦6本身不同的物理特性。该元件可以是弹簧或不同的机械特征。

另一种可能方式是在弦的振动区域(4/8)之外的弦6结构中(渐进地)加入不同的材料。

另一种可能方式是在弦的振动区域(4/8)之外(逐渐地)取消弦6的一种或多种不同的化合物。

上述方案可应用在弦6的两个末端，也可仅应用在一个末端。可在同一根弦6的每个末端采用不同的技术方案。上述解决方案的所有可能的组合可在同一根弦6中应用。本实用新型的目标是使弦6的振动部分(4/8)和非振动部分(4/3和8/11)具有不同的物理特性。

重点是对因弦的悬挂点4/8之间的振动25而引起的弦长伸长进行补偿。弦6在其振动区域4/8之外的特定扭转/钻孔可能进一步影响弦6的抗扭性。当伸长时，这些扭转/钻孔的部分也会稍稍扭转弦6的振动部分4/8。

在弦6的悬挂点4/8之外对“因振动25而引起的弦伸长”的补偿越好，弦6本身在其振动部分(4/8)中需要呈现的刚性/弹性/抗扭性的降低就越少。这意味着此部分中的多功能性的简化；可针对振动弦部分(4/8)的“振弦任务”对该部分更好地优化。

弦的悬挂点4/8之间的振动区域及其悬挂点/锚固点部分4/3和8/11的上述构造也可颠倒。除了中提琴外，在提琴类乐器中，弦的各部分11/8/4/3的尺寸非常标准。这使得新一代弦的批量生产成为可能。对于中提琴，可能需要两种或三种不同的标准尺寸来实现批量生产。这是弦生产中的一个共同特征。此外，出于尺寸变化和弦6的调谐的实际原因，4/8部分中的弦的物理特性可扩展到弦6的该部分之外的其它部分(3/4和8/11)。

可能的材料的例子包括用于制造弦的所有材料，例如不同的金属和它们的特定合金、天然和合成芯材、以及细丝和纤维形式的材料。

图1(a)是小提琴的前视图；其中标明了引用部件的名称和标号。

图1(b)是小提琴的侧视图；其中标明了引用部件的名称和标号。该图示出了琴桥8之后的音柱9的位置。

该图还示出了在琴桥8上延伸的弦6的角度。

此外，还示出了颈部26附接至共鸣体，该共鸣体构成乐器的整个下半部分，包括共鸣台7和背面17。

该设计还提供了一种思想，即，根据校准结果，整个乐器呈现自然的柔性；这种柔性部分地补偿了因振动25而引起的弦伸长。

从历史的角度来看，弦6已演变为更硬和更重的构造。共鸣体部分已朝轻量化方向改变，以获得更高柔性。对于更强的现代琴弦来说，这些改变允许弱化的共鸣体对因振动而引起的弦伸长提供更多补偿；插入的颈部26在此方面有益于共鸣体的物理特性。它保持上弦悬挂点4。

这导致更大的非受控运动(尤其是在弦悬挂点8处)，并且还在弦悬挂点 4处导致较小程度的非受控运动。

放大和无序的运动幅度以及相伴的寄生运动确实干扰悬挂点8和4处的弦功能。

上述改进的目的是通过弦的锚固点3/11补偿因振动25而引起的弦伸长，为此对锚固点3/11的柔性进行了校准。

这会减少共鸣体的“多功能”任务，因而共鸣体的强度能重新提高。

乐器的音色和动态范围会改善，音调会更准确；演奏会变得更容易。

悬挂点8和4会更有效地维持弦6功能。

图1(c)示出了琴桥8位置处的共鸣体的剖视图。

该设计示出了琴桥的低音脚18的柔韧性，以及琴桥的高音脚19的相对稳定性。

在本说明书的开头处已说明了该构造的功能。

图2(a)和2(b)示出了小提琴的弦扭1。

弦扭轴20中的小孔具有锚固点3，弦插入在其中。图2(b)示出了弦扭轴的摩擦区域21可由弦扭材料(通常是木材)制成，或者由结合有低摩擦颗粒 (如石墨)的硬嵌体制成，或者由具有结合有低摩擦颗粒的弹性体嵌体制成。摩擦区域21之间的区域可结合有穿过弦扭轴20的柔软但强度高的中轴。所述轴可带有或没有覆层，如果有覆层的话，则应采用弹性体覆层。所述中轴也可以是刚性构造，但是覆有弹性体。

所有上述配置可单独使用，也可与其它配置组合使用。

图3示出了指板5及其不同层的剖视图。

所示的表面22曲线给出了关于相应段落中的材料的结构取向的指示，标记23示出了增强纤维，标记24示出了指板表面。

图4示出了处于其非振动状态(直线)的和振动状态(曲线；这是简化图，仅用于示出因振动而引起的弦6的伸长)时的弦6。

还标明了弦悬挂点4/8和锚固点3/11。

振动弦6增强了非振动弦部分3/4和8/11的张力。

图5示出了具有音柱27和如上所述的其它视觉参考28(例如灯)的吉他的前视图。

本说明书中给出的本实用新型的示例和改进仅用于说明目的，不应视为限定性的。利用等效的方式能够做出其它改进、修改和实现方式，但它们仍在本实用新型的精神和范围之内。本实用新型的教导和原理适用于如本文所述的弦乐器，也适用于在此未明确提及的利用振动弦产生声音并采用相同或类似/等效部件的其它等效乐器。

附图标记：

1 弦扭

2 弦扭箱

3 上弦锚固点

4 上鞍座

5 指板

6 弦

7 共鸣台

8 琴桥

9 音柱

10 低音梁

11 下弦锚固点

12 系弦板

13 下鞍座

14 系弦板中的尾弦锚固点

15 尾弦

16 下弦扭

17 乐器背面

18 琴桥的低音脚

19 琴桥的高音脚

20 弦扭轴

21 弦扭轴与弦扭箱之间的摩擦区域

22 指板表面

23 增强纤维

24 指板底座

25 在振动弦的简化形状中因振动而引起的弦的伸长

26 颈部

27 音柱

在下文中，描述了进一步的示例以助于理解本发明：

1.一种弦乐器，例如小提琴或吉他，该弦乐器包括至少一根弦，并带有对所述乐器的部件的改进，以至少补偿因演奏乐器时所述弦的振动而导致的弦的伸长，其中，所述乐器包括至少一块指板(5)，该指板包括表面(22)，并且所述指板表面(22)包括材料涂层或材料混合物，以在演奏所述乐器时在所述表面上实现良好的弦固定作用。

2.如示例1所述的乐器，其中，所述涂层材料包括抓握材料或防滑材料或阻尼材料。

3.如示例1所述的乐器，其中，所述材料混合物在不同的三维水平存在，并且是对称的或不对称的。

4.如前述示例所述的乐器，其中，所述材料存在于固定在一起的不同层中。

5.如前述示例之一所述的乐器，其中，所述指板包括增强纤维。

6.如前述示例中的任何一项所述的乐器，其中，所述指板表面固定在指板或指板底座上。

7.如前述示例之一所述的乐器，其中，所述指板表面包括可检测的硬件和/或软件参考信息。

8.如前述示例所述的乐器，其中，所述软件参考信息包括传感器和/或灯。

9.如示例7或8所述的乐器，其中，所述可检测的硬件参考信息包括指板表面中的弹性或密度变化。

10.如前述示例之一所述的乐器，其中，所述乐器包括系弦板(12)，并且所述系弦板由具有可变伸长阻力的纵向层组件制成。

11.如前述示例所述的乐器，其中，所述系弦板由形成所述纵向层的不同薄板层制成。

12.如前述示例10或11所述的乐器，其中，所述系弦板包括不同材料的嵌入件。

13.如前述示例10至12中任何一项所述的乐器，其中，所述系弦板包括弦锚固点，所述弦锚固点中的至少一个具有与相邻锚固点不同的物理特性。

14.如前述示例之一所述的乐器，其中，所述乐器包括上鞍座(4)，其中所述上鞍座由复合结构制成，所述复合结构由组装的多层和/或弹性体块和/ 或涂层形成。

15.如前述示例之一所述的乐器，其中，所述乐器还包括用于每根弦的弦扭(1)，其中所述弦扭包括由复合结构制成的轴，所述结构至少在弦围绕弦扭轴转动的部分中包括部分地覆有弹性材料的抗扭芯材。

16.如前述示例之一所述的乐器，其中，一根或多根弦在其振动部分和所述振动部分之外的部分中呈现不同的物理特性。

17.如前述示例所限定的乐器，其中，在弦的振动区域之外的一个或两个弦部件上设有类似于弹簧的系统。

18.如前述示例所限定的乐器，其中，设有所述类似于弹簧的系统的阻尼。

Claims (20)

1.一种弦乐器，该弦乐器包括至少一根弦，并带有对所述弦乐器的部件的改进构造，以至少补偿因演奏乐器时所述弦的振动而导致的弦的伸长，其特征在于，所述弦乐器包括至少一块指板(5)，该指板包括指板表面(22)，并且所述指板表面(22)包括不同材料混合物的涂层，

其中，所述表面包括所述不同材料混合物在所述指板表面(22)上的像素化以集成不同物理特性以及在演奏所述弦乐器时在所述指板表面上实现良好的弦固定作用。

2.如权利要求1所述的弦乐器，其特征在于，包括所述不同材料混合物在所述指板表面上的像素化的所述表面包括与聚合物浸渍结合的端纹木材，或者通过树脂或胶组装在一起并相对于指板表面布置成直角的薄层。

3.如权利要求1所述的弦乐器，其特征在于，所述涂层的材料包括抓握材料或防滑材料或阻尼材料。

4.如权利要求1所述的弦乐器，其特征在于，所述材料混合物在不同的三维水平存在，并且是对称的或不对称的。

5.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述材料存在于固定在一起的不同层中。

6.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述指板包括增强纤维。

7.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述指板表面固定在指板或指板底座上。

8.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述指板表面包括可检测的硬件和/或软件参考信息。

9.如权利要求8所述的弦乐器，其特征在于，所述软件参考信息包括传感器和/或灯。

10.如权利要求8所述的弦乐器，其特征在于，所述可检测的硬件参考信息包括指板表面中的弹性或密度变化。

11.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述弦乐器包括系弦板(12)，并且所述系弦板由具有可变伸长阻力的纵向层组件制成。

12.如权利要求11所述的弦乐器，其特征在于，所述系弦板由形成所述纵向层的不同薄板层制成。

13.如权利要求11所述的弦乐器，其特征在于，所述系弦板包括不同材料的嵌入件。

14.如权利要求11所述的弦乐器，其特征在于，所述系弦板包括弦锚固点，所述弦锚固点中的至少一个具有与相邻锚固点不同的物理特性。

15.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述弦乐器包括上鞍座(4)，其中所述上鞍座由复合结构制成，所述复合结构由组装的多层和/或弹性体块和/或涂层形成。

16.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，所述弦乐器还包括用于每根弦的弦扭(1)，其中所述弦扭包括由复合结构制成的轴，所述结构至少在弦围绕弦扭轴转动的部分中包括部分地覆有弹性材料的抗扭芯材。

17.如权利要求1至4中任一项所述的弦乐器，其特征在于，一根或多根弦在其振动部分和所述振动部分之外的部分中呈现不同的物理特性。

18.如权利要求1至4中任一项所限定的弦乐器，其特征在于，在弦的振动区域之外的一个或两个弦部件上设有类似于弹簧的系统。

19.如权利要求18所限定的弦乐器，其特征在于，设有所述类似于弹簧的系统的阻尼。

20.如权利要求1所限定的弦乐器，其特征在于，所述弦乐器为小提琴或吉他。

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